Учёные создали батарею, которая заряжается мгновенно, но не надолго

Исследователи создали прототип квантовой батареи, которая заряжается за фемтосекунды — квадриллионные доли секунды. Однако устройство пока накапливает очень мало энергии и удерживает её лишь в течение наносекунд.

О том, как работает квантовая батарея со сверхбыстрой зарядкой и почему она пока не заменит аккумуляторы смартфонов, пишет редакция Новини.LIVE со ссылкой на TechSpot.

Как устроен прототип квантовой батареи

Устройство состоит из оптической микрополости — двух зеркал, расположенных примерно в 100 нанометрах друг от друга.

Пространство между ними заполнено молекулами органического красителя. Лазер направляет свет внутрь, где он сильно взаимодействует с молекулами и создает гибридные состояния света и материи.

При этом молекулы поглощают энергию не по отдельности, а коллективно.

Батарея заряжается за фемтосекунды, то есть квадрильонные доли секунды. Полученную энергию она способна удерживать в течение наносекунд — примерно в миллион раз дольше, чем длится сама зарядка.

Команда Куача впервые продемонстрировала суперпоглощение ещё в 2022 году. В новом эксперименте исследователям дополнительно удалось получить из батареи электрический ток, хотя его величина пока остаётся небольшой.

Почему такую батарею пока не установят в смартфон

Главным ограничением остаётся очень малое количество накопленной энергии. Прототип хранит лишь несколько миллиардов электронвольт и удерживает заряд очень недолго. Для практического использования необходимо значительно увеличить емкость, продолжительность хранения энергии и научиться контролируемо передавать её подключённому устройству.

Исследователи уже работают над гибридной конструкцией, в которой квантовые компоненты будут отвечать за быструю зарядку, а классические слои — за более длительное хранение энергии.

Также команда планирует объединять несколько микроскопических батарей в более крупные системы.

Одним из преимуществ прототипа является возможность работы при комнатной температуре. Другие конструкции квантовых батарей могут использовать сверхпроводящие материалы, которым требуются чрезвычайно низкие температуры — ниже -150 °C.

Оптический подход не имеет такого ограничения, хотя исследователи отмечают, что извлекать энергию из такой системы контролируемым и полезным способом пока сложно.

Где квантовые батареи могут появиться первыми

Первой сферой практического применения квантовых батарей могут стать не смартфоны или электромобили, а квантовое оборудование.

По словам исследователей, главное преимущество технологии заключается не в значительном увеличении количества накопленной энергии, а в возможности очень быстро и точно передавать её.

Следующая задача команды — создать систему, которая сможет накапливать больше энергии, дольше её хранить и отдавать в нужный момент.

Ранее Новини.LIVE писали, что учёные добились прогресса в разработке водных цинк-йодных аккумуляторов, которые рассматриваются в качестве альтернативы литий-ионным батареям. В лабораторных испытаниях такие элементы выдержали более 60 000 циклов заряда и разряда, а полная зарядка длилась всего три минуты.

Также Новини.LIVE сообщали, что батарейки AA и AAA имеют схожий вид и одинаковое напряжение, но отличаются размером, ёмкостью и назначением. Поэтому использовать один формат вместо другого без учёта требований устройства не стоит.